锂离子电池镍钴锰三元正极材料研究进展

综述镍钴锰三元正极材料结构特点、制备方法、电化学性能以及掺杂、包覆等改性手段的研究进展和产业化应用方面的可能性;在此基础上,提出镍钴锰三元正极材料目前需解决的循环和倍率性能问题,对发展趋势进行展望。     

单晶高电压三元的制备及性能研究

采用固相法制备出掺杂镁、铝的镍钴锰三元氧化物LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的单晶材料。采用X射线衍射光谱法(XRD),扫描电子显微镜法(SEM)和恒电流充放电测试等方法对该材料的结构、形貌及电化学性能进行表征。结果表明,材料具有较好的层状结构,在3~4.4 V下,扣式电池0.1放电比容量可达186.7 m Ah/g,全电池1 300次循环后放电比容量仍为初始放电容量的98%,是一种电化学性能优异的三元正极复合材料。     

磷酸铁锂与镍钴锰酸锂复合材料的电化学性能

对磷酸铁锂与镍钴锰酸锂复合正极材料的合成和电化学性能进行了研究。将磷酸铁锂与镍钴锰酸锂按照一定的质量比混合后得到复合正极材料。该复合材料结合了磷酸铁锂和镍钴锰酸锂的优点,表现出了优异的电化学性能。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、充放电测试和交流阻抗等表征方法对复合正极材料进行了表征和分析。结果表明,磷酸铁锂与镍钴锰酸锂的质量百分比为30∶70时,该复合正极材料具有更优异的电化学性能。     

包覆-掺杂改性单晶材料LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2

镍钴锰三元材料在高电压下的循环稳定性有待提高。采用高温固相法制备Zr、Ti共掺杂和Al₂O₃包覆的单晶正极材料LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂。用XRD、SEM和恒流充放电测试,分析材料的结构、形貌及电化学性能。材料的层状结构较好。扣式电池以0.20 C在3.00～4.40 V循环,放电比容量可达185.8 mAh/g;软包装电池以1.00 C在3.00～4.35 V循环1 500次,容量保持率为93.2%。     

废旧动力锂离子电池回收的研究进展

含有镍钴金属的废旧三元动力锂离子电池回收主要采用"放电→热解→破碎→分选→湿法冶金"工艺,得到高价值的镍钴产品。为了缩短三元材料制备路径,对湿法冶金得到镍钴锰溶液直接共沉制备三元材料前驱体。对于体积较大的废旧磷酸铁锂(LiFePO_4)动力锂离子电池,一方面,开发自动化的拆解分选工艺和设备是电池回收处理的难题;另一方面,将报废电池中的正极材料再生为电池级的LiFePO_4和碳酸锂(Li2CO3)电池材料是研究的焦点。     

镍钴锰三元材料的结构及改性研究进展

镍钴锰三元材料Li(NixCoyMnz)O2(NCM)作为锂离子电池用正极材料,兼具了较高的可逆容量、优良的热稳定性、低成本等优点,成为笔记本电脑、电动工具、新能源汽车、储能等领域最具前景的锂离子电池正极材料之一。在三元正极材料的结构方面做了介绍,概括了Ni-Co-Mn比例对正极材料热稳定性、放电比容量和容量保持率的影响,并分析了掺杂、包覆与梯度材料的改善作用。最后对三元正极材料的改性、应用及发展前景进行了评价和展望。     

梯度包覆镍钴锰酸锂材料Li[Ni_(0.83)Co_(0.07)Mn_(0.10)]O_2的合成

采用溶胶凝胶法在球形Ni(OH)2颗粒表面包覆钴、锰氧化物,作为镍钴锰氢氧化物浓度梯度包覆的复合前驱体,然后配锂高温焙烧,合成了梯度包覆的镍酸锂复合正极材料Li[Ni0.83Co0.07Mn0.10]O2。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、恒电流充放电测试等方法对材料的结构、表观形貌及电化学性能进行了表征。结果表明,该材料具有良好的六方单相层状α-Na Fe O2结构,呈类球状。切面元素线扫描显示该材料的包覆壳层中锰金属元素呈梯度变化。同时该新型梯度包覆的镍钴锰酸锂复合正极材料表现出了优越的电化学性能:在25℃下,2.8~4.3 V充放电范围,0.5 C首次放电比容量可达190.5 m Ah/g,循环50次容量保持92.5%;55℃下,该材料首次放电比容量可达210.1 m Ah/g,循环50次容量仍能保持81.1%。     

镍钴锰酸锂的制备及高电压充放电性能

用共沉淀-机械球磨-高温煅烧法制备纳米三氧化二铝(Al_2O_3)包覆镍钴锰酸锂材料,研究材料在高电压充放电条件下的电化学性能。XRD、SEM、容量微分(d Q)/电压微分(d U)和电化学性能测试结果表明:在镍钴锰酸锂颗粒表面得到了均匀的纳米级Al_2O_3包覆层,并提高正极材料的电化学性能。以0.5 C在3.0~4.6 V循环,Al_2O_3包覆量为0.5%材料第50次循环的放电比容量由未包覆材料的155.3 m Ah/g上升到172.7 m Ah/g。包覆处理可提升正极的热稳定性和高电压高温持续充电的时间,从而提高电池的高温安全性能。     

废旧锂离子电池再生制备LiNi_xCo_yMn_(1-x-y)O_2正极材料及其性能

对利用废旧锂离子电池,再生制备镍钴锰酸锂正极材料的工艺进行研究。废旧电池经拆解、破碎、浸出、中和、萃取、深度除杂、共沉淀及高温合成等工序,可再生制得镍钴锰酸锂正极材料。使用化学滴定和分光光度法分析常量元素,ICP-AES分析微量元素,S EM、XRD表征材料的形貌和物相,纽扣电池和聚合物电池测试材料的电化学性能。研究表明,在900~950℃的反应温度下,可以再生制备出具有较高容量和优异循环性能的镍钴锰酸锂正极材料。LiNi_xCo_yMn_(1-x-y)O_2系列正极随着Ni含量的增加,容量逐渐增加,而工作电压逐渐降低。     

镍钴锰三元电池与磷酸铁锂电池性能对比

镍钴锰三元电池与磷酸铁锂电池是当今两大主流锂离子电池,他们均能满足车辆动力系统需求.但两种类型电池具有各自的特点,如镍钴锰三元电池具有更高的能量密度和电压,磷酸铁锂电池具有更长的循环寿命及更优的安全性能.本文通过对两种类型电池分别进行充放电性能对比、循环伏安曲线对比、阻抗对比、倍率性能对比、混合动力脉冲能力特性对比,概括了两种类型电池不同性能特点.     

622镍钴锰酸锂烧结工艺实验研究

将Ni0.6Co0.2Mn0.2(OH)2前驱体与碳酸锂以一定的比例混合,随后采用高温固相法制备LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2锂电池正极材料,研究升温速率、烧结温度和烧结时间对材料电化学性能的影响.实验研究显示,最终得出的最优工艺参数为烧结温度930℃、烧结时间10 h和升温速率3℃/min.在此工艺条件下,制得的622镍钴锰酸锂三元材料首次放电比容量为205 mAh/g,循环10次后的放电比容量为200 mAh/g,容量保持率为97.60％.实验结果对镍钴锰酸锂的生产具有参考意义.     

不同合成方法对LiFeSO4F正极材料性能的影响

LiFeSO_4F是一种新型锂离子电池用聚阴离子正极材料,由于其较高的理论能量密度和电压平台及结构稳定性,被认为是锂离子电池正极材料的备选之一。详细研究了微波法和溶剂热法对LiFeSO_4F结构和电化学性能的影响。研究结果表明,微波法合成LiFeSO_4F材料反应用时仅是溶剂热法的1/140,而且具有三维多孔结构和良好的电化学反应可逆性和稳定的充放电循环特性。     

单晶LiNi_xCo_yMn_(1-x-y)O_2三元正极材料研究进展

LiNi_xCo_yMn_(1-x-y)O_2三元正极材料具有较高容量、稳定的结构和相对较低的成本等优点,成为最具商业化的动力锂离子电池正极材料之一。综述了近几年来锂离子电池高电压单晶镍钴锰三元正极材料的研究进展,并展望了该材料的发展趋势。     

电沉积制备镍钴电极材料的研究进展

综述电沉积法制备镍钴电极材料的研究现状,主要包括电沉积法制备镍钴氢氧化物和镍钴氧化物.阐明与单一的镍或钴氢氧化物相比,镍钴氢氧化物材料具有更高的比电容,使用金属与碳材料进行改性,可以增强循环稳定性.介绍使用电沉积法制备镍钴氧化物的基本步骤(前驱体的制备和热处理),重点阐述用不同的电沉积方法制备前驱体,比较各种方法的优缺点;对热处理的相关研究进行总结.指出镍钴电极材料的研究向多元复合方向发展.     

尖晶石型LiMn2-yMyO4的高温性能

合成了一系列金属离子掺杂尖晶石 LiMn2-yMyO4（M=Al,Cr,Zn,Mg等）,并对其高温性能进行了测试分析。结果表明:金属离子掺杂使锰尖晶石材料的高温循环性能得到明显改善,但电化学比容量有所降低。掺杂材料中Mn3+含量有所降低,抑制了锰的溶解及 Jahn-Teller效应,削弱了锰尖晶石材料在充放电过程中相变的剧烈程度;Al、Cr、Ga的掺杂增强了[MO6]八面体的稳定性,有利于材料循环性能的改善。各种金属掺杂材料电化学比容量之间存在差异,材料的比容量一方面取决于掺杂金属离子在尖晶石结构中的价态,另一方面取决于掺杂离子所处的位置。     

锂电池三元正极材料的最新研究进展

新能源汽车的不断发展对动力电池提出了更高的要求,含有三种过渡金属元素的镍钴锰酸锂LiNi_xCo_yMn_((1-x-y))O_2(简称三元材料),因其具有高比容量,高电压,低成本等特点,特别适合作为动力电池正极材料。对几种主要组成的三元材料(NCM111、NCM523、NCM811)的结构特征、合成工艺、主要问题及改性方法四个方面的最新研究进展进行了综述,并对其商业化应用前景进行了展望和评价。     

三元正极材料Li[Ni-Co-Mn]O_2的研究进展

综述了三元材料近几年国内外的研究状况,介绍了三元材料的结构与电化学性能的内在联系,探讨了不同的制备方法、不同的改性技术对材料性能的影响,并讨论了三元材料的应用前景。     

层状锰基材料Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2的固相合成及电化学性能

采用液相共沉淀合成类球形锰镍钴氢氧化物前驱体,与锂结合生成Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2正极材料。用X射线衍射和扫描电镜对不同温度下合成的粉末样品进行了表征,并研究了材料的电化学性能。通过不同温度条件下烧结样品的晶胞参数及电化学性能研究发现:950℃下合成的样品阳离子排列有序度最好,同时电化学性能也最好。4.2 V首次放电比容量达到157.7 mAh/g,50次循环后仍保持在136.3 mAh/g以上。4.6 V首次放电比容量达到247.9 mAh/g。     

贮氢合金电极的循环伏安和交流阻抗研究

贮氢合金电极的表面处理是改善其电化学性能的有效方法。通过MH电极的循环伏安和电化学阻抗谱研究了碱性溶液中MH电极表面还原处理对其电化学性能的影响。结果表明MH电极表面还原处理后 ,提高了电极的充电效率 ,改善了电极表面的电化学反应活性。通过对MH电极电化学阻抗谱的分析 ,发现这种处理明显降低了电极表面的电化学反应阻抗。     

二次电池发展前瞻--第56届国际电化学学会年会回顾

介绍了2005年9月25～30日在韩国釜山召开的国际电化学学会第56届年会中有关二次电池的学术发展情况.着重指出了锂离子电池正、负极材料及电解质材料的研究发展趋势.改性尖晶石锰酸锂、锂镍锰钴氧三元复合氧化物、磷酸铁锂是目前正极材料的研究重点;锡、硅、锰等合金或与石墨的复合材料是未来很有前景的负极材料;凝胶聚合物电解质和聚合物固体电解质依然是锂离子电池电解质的研究重点.